中国储能网讯：智能电网已成中国电网发展方向，尚未成熟的储能技术被推到风口浪尖。中国如何跨过储电这道巨大门槛?

世界能源格局正在剧变，高效、清洁、低碳的可再生能源已成主流方向。然而，各种“靠天吃饭”的可再生能源的间歇性和不可控性，成为影响可再生能源发展的重要制约因素。

学界和业界将答案寄望于储能技术。储能技术被看作是可再生能源发展道路上必须跨过的一道坎。

近日，前国家发改委副主任张国宝也撰文指出，可再生能源是今后能源结构调整的方向，但只有储能问题解决了，中国才可能真正迈进可再生能源的时代。

问题来了：在全球来看，储能技术尚不成熟。尽管中国和其他国家有各种储能试验，但是否有一种能够承担削峰填谷任务的主流技术，还没有答案。

储能技术五花八门，从最原始的抽水蓄能，到人们耳熟能详的锂电池，还有更为神奇的飞轮储能、压缩空气储能，到底哪一种最适合中国可再生能源发展的国情?国家是否需要像鼓励可再生能源哪样，给予储能技术以适当的补贴?

众多储能谜题待解。公众急切想知道的是，中国储能技术研发现状如何?有哪些已投入试验?这些技术离大规模应用还有多远?

储能八仙过海

2014年12月31日早上7点，国家风光储输示范工程二期扩建工程风场规划目标建成竣工，开始转入运行调试阶段。这一工程自2011年投运以来，破解了许多新能源大规模集中并网的难题，示范效果显著，刚刚建成的二期扩建工程将成为国家风光储输示范工程“升级版”。

据财新记者了解，张北风光储输示范项目中主要是采用锂电池进行储能。在一期项目中，储能电池设备共分成了五个包进行分批招标，其中四个都是磷酸铁锂电池系统，磷酸铁锂电池系统装置分布于占地近9000平方米的三座厂房内，共分为九个储能单元，共安装电池单体27万节。

这一工程位于张家口市张北县和尚义县内，于2011年投运，是世界上规模最大的集风力发电、光伏发电、化学储能装置及智能输出四位一体的新能源工程。截至2014年12月25日，工程累计输出优质绿色电能超过8.4亿度，其中风电5.9亿度、光伏电2.5亿度，储能电0.05亿度。

负责项目运营的中国电力科学院电工与新材料所所长来小康告诉财新记者，项目第一步的功能验证目标已经实现，下一步的工作目标是数据积累和数据挖掘，“用大数据的方法，进行分析对比，看哪种技术比较好，短板在哪里。”

张北二期项目总投资约64亿元，其中：风电投资约36亿元，发电规模400兆瓦，光伏与储能项目投资约28亿元，光伏发电60兆瓦，化学储能发电50兆瓦。所有工程计划2015年12月建设完工。在二期项目中，锂电池仍然是储能项目的主力。

按能量转换方式，储能技术可分为物理和化学储能技术两大类。物理储能技术主要有抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储能等;化学储能技术主要有铅酸电池、液流电池、钠硫电池、锂离子电池等。

以抽水蓄能为代表的物理储能是目前最为成熟、成本最低、使用规模最大的储能方式,以各种电池为代表的电化学储能是应用范围最为广泛、发展潜力最大的储能技术。

在各种电能储存技术中，一般会根据各自特点，进行综合比较来选择适当的技术，可供选择的指标主要包括：能量密度、功率密度、响应时间、储能效率、设备寿命或充放电次数、技术成熟度、经济因素以及安全和环境方面的考虑，再根据应用的目的和需求，选择储能种类、安装地点和容量。

来小康指出，当前采用以锂电池、液流电池为代表的电化学储能的比较多，因为电池本身可以作为一个电力设备，可以在生产线上批量化生产，便于运行和维护，而抽水蓄能这种方式建设周期比较长。电化学储能和物理储能的优势在于，可以从材料角度获得较大上升空间，设备布置也比较灵活。

在中国科学院大连化学物理研究所储能技术部部长张华民看来，电化学储能有几大优势，包括选址灵活，几乎不受地理条件等限制;功率、容量配置灵活，可以采用模块化设计;响应速度快，具有更高的调频效率，实现功率平滑;建设周期短，无需固定建筑，对建设场地的要求低。

中国电力科学研究院副总工程师胡学浩告诉财新记者，对于电网来说，储能根据时间来区分可分为三大块，时间最长的是能源管理，包括抽水蓄能电站，压缩空气储能和蓄电池，时间稍短是过渡能源，通常靠蓄电池解决。

时间最短的一部分就是超级电容和飞轮。当主网和微电网之间出现电压和频率落差的时候，能够瞬间补上，保证微电网系统的安全稳定。

从目前的发展态势上看，一般来说大规模的电网调峰主要使用抽水蓄能，但这种方式对于地理位置要求比较高，其他的储能方式如压缩空气、超导、飞轮，都没有成熟到能够产业化。目前锂电池产业链比较成熟，中国也积累了一些示范的经验。而液流、钠硫电池，性价比还是无法和锂电池相比，产业链和规模上还需要时间。

1月25日，上海市崇明智能电网综合示范工程完成东滩风电场储能接入示范、堡镇钠硫储能电站示范两项工程建设，投入试运行。其中前者采用集装箱式设计将磷酸铁锂电池储能系统接入风电场，平抑风电场出力波动，提高风电接入率。后者则是国内钠硫储能技术的首次工程化应用示范。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员黄长水对财新记者说，储能方式很多，最便利的还是电化学储能，操作性也比较简单，当然首先需要解决的还是安全性的问题，要求功率越高，对于安全性的要求越高。

他说，电化学储能中，液流储能和锂电池相比可以实现大功率充放电，成本也更低，但是体积特别大。“各有各的利弊，通过储能方式进行电力转换，肯定是一个必然的发展方向。”

技术初级阶段

近几年，中国储能技术和市场应用发展迅速。锂电池装机总量占全球锂电总装机量的65%，铅酸电池和液流电池分别占本行业全球总装机量的19%和14%。这主要源于前期大量储能应用示范项目的开展。

但是在业内人士看来，目前中国储能产业的发展还刚刚开始。

1月26日，“储能产业重大课题研究规划建议暨储能应用分会筹备工作会议”在北京召开。会上，中国工程院院士杨裕生指出：“储能技术还处在初级阶段，没有经验，‘十三五’储能示范项目应考虑经济性分析和数据积累。”

张华民告诉财新记者，储能的应用能够给电力系统带来包括经济、环境和社会效益等综合价值。但目前还未形成衡量这种综合收益的商业模式，所以市场驱动力尚显不足，示范期过后，产业发展变缓。

并且，政府对大容量储能技术的研发投入规模相对较低，示范项目的推进也相对迟缓，对于储能技术产业的发展缺少相关配套政策，更缺乏储能商业模式探索积极性。上述情况的存在从某种意义上来说，已对中国储能技术的进步、产业的发展造成了不利影响。

黄长水指出，中国储能产业还需要企业的更多参与，企业会更加从成本上、实用性上来考虑，国家只能从战略上去考虑。现在中国企业虽然有参与，但没有像国外企业一样成为参与主体。

中科院物理所研究员李泓在1月26日的研讨会上坦陈，“储能技术面临的最大问题是路线图不清晰，在争取国家支持时难度较大。”

他告诉财新记者，目前储能技术的应用领域分成两大类，一个是大规模并网的可再生能源，接下来是分布式离网或者微网，比如偏远地区，电力传输不便的地方，储能是必不可少的。

李泓介绍，1月26日的会议是个启动会，之后由中国化学与物理电源行业协会牵头，将会调查在各个方向上储能的应用情况。“现在数据还不全，目前电网的消纳能力比较强，对储能还不是特别迫切，除非储能成本比较低，因为可再生能源价格较高，还是不合算，在离网和微网上，要看在哪些方面必须要用到。”

他坦言，没办法那么快就把储能的成本降下来，寿命提上去，并提高安全性和稳定性，这还需要时间，现在主要是考虑有没有可能用现有的技术，能找到可能对政府补贴诉求不那么强烈的应用场景，毕竟目前政府对补贴还在观望阶段，没有直接的数据，没法说清楚怎么补贴，补贴哪一种。

“发改委要求的重点是‘搞清楚，怎么用，用得好’，关心马上能用的东西。”李泓透露，这一课题要用一年完成调研任务，初步在6月份就要完成初稿，为“十三五”的规划提供依据。他说，现在锂电池产业链最成熟，即使这样，性价比也不能满足规模储能。在通讯基站、数据中心、工业节能领域，是否已经形成用户市场，也需要调查。

中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙对财新记者说，随着这两年推广量的增加，“十三五”会有更多储能的示范推广项目，但是从目前来看，储能的成本比较高，项目要希望国家支持的话，需要看可能性要到什么程度，才能够示范。

他说，储能发展如果一开始就考虑经济性，根本做不了。作为一项未来需要的技术，首先要看技术上是否可行、发展到什么程度，要考虑在什么情况下用户可以接受，大型的风、光电站是否需要。近期有可行性的，可能还是分布式的微电网。

新能源等待储能

近年，中国可再生能源发展可谓迅速。截至2014年底，中国风能和太阳能的装机容量已达9000万千瓦和3000万千瓦，分别位居全球第一位和第二位。但中国的弃风、弃光现象同样严重。

虽然目前中国的风电发电量达到全社会用电量的2.78%，但中国的风电利用率并不乐观。数据显示，2014年全国风电累计平均利用小时数1884小时，而2013年是2080多小时，同比下降160个小时。

风电资源最为丰富的“三北”地区的弃风问题突出。吉林和甘肃风电平均利用小时分别仅有1501小时和1596小时，低于1900小时-2000小时盈亏平衡点。

国家能源局2014年7月发布的《可再生能源发电并网驻点甘肃监管报告》显示，该省2013年弃风电量31.02 亿千瓦时，弃风率达20.65%。同时，该省2013年弃光电量约为3.03亿千瓦时，弃光率约为13.78%。

弃风、充光原因何在?风能具有随机性、间歇性特点，风电场输送到电网的能量也是随机波动的，并网风电场对于电网会造成随机性扰动。在中国，风能资源丰富的地区通常人口稀少，负荷量小，电网结构相对比较薄弱，风电波动功率的注入会对局部电网的电能质量和安全稳定运行产生较大的影响。

关于解决办法，张华民对财新记者说，通过大规模储能技术的应用，可以有效地改善和调整风能、太阳能发电的功率特性，使其接近火力发电，满足调度计划需求，从而可以作为有效电源在电力系统中统一调度，提高电网对于风能、太阳能等可再生能源的接纳能力，切实解决弃风、弃光问题。

这也就是说，风能发电配套大规模储能系统，可有效地平滑风力发电并网功率，提高风电场跟踪计划发电能力，为电力系统将风力发电作为有效电源进行合理调度奠定了基础，从而起到电网对风力发电的接纳能力，减少弃风，提高风电利用小时数。在弃风时段，也可以利用储能系统储存部分弃风电量，当弃风指令解除后，储能系统将储存的电量释放出来，回馈给电网，提高风电场的经济收益。

张国宝在文章中指出，对于并网型风场，主要有两种解决思路：一是控制风力机的运行状态以平稳其输出功率，这一类方法专注于对风力机或发电机的控制，无需追加额外设备的投资，但当风速波动较大时其调节能力有限;二是添加储能设备，这些储能设备主要包括超导储能系统、结合储能电池的静止同步补偿器、以及飞轮储能系统等。

2014年11月，国务院办公厅印发的《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》，要求加强电源与电网统筹规划，科学安排调峰、调频、储能配套能力，切实解决弃风、弃光问题。储能与分布式能源、智能电网和先进可再生能源等一起被列为九大重点创新领域，首次被定位为国家战略性高技术。这表明各界对储能在可再生能源发展中的重要作用已达成共识。

长城证券近日发布的研究报告指出，在新能源发展遇到瓶颈、智能电网战略逐步推进的背景下，储能行业空间巨大。同时，储能成本正逐渐降低，后续有望出台相关针对性政策，储能行业有望出现爆发性增长，新型铅酸电池、锂电池和光储一体化项目有望率先引领市场。

美国调查公司NavigantResearch于1月6日发布了电网用储能市场的展望。从2014年至2024年间，全球市场规模累计将达到685亿美元。

欲速不达

从储能的角度来说，抽水蓄能实际上已经有几十年的历史，其目的是消纳核电站的富余电力。到了上世纪末本世纪初，因为可再生能源兴起，“这些能源每时每刻都在变化，有时有，有时没有，是不是能够在有时储存起来供没有时用?这种想法非常正常和合理。”胡学浩告诉财新记者。

但是在他看来，风能光伏的弃风弃光的原因主要还不在于储能，这是因为中国的风能资源与用电负荷重心的错配。风场分布在三北地区，但是当地负荷小，这种情况下，储能就没法解决问题，如果不考虑远距离输电，储存起来本地也用不了。如果不往外送，当地也不需要。

他认为，解决弃风的问题需要储能，但首先要外送。保证大部分电量可以送，更高负荷的时候，可以短时间地存起来。但是如果分布式起来了，就地消耗就占比较大的比重，储能技术就比较重要了。

“弃风严重还是跟电网结构和能源分布不均匀的关联更大，风场建设过程中没有足够地考虑电网配套。”来小康说，今年弃风量下降得比较多，也不是储能完成的，而是跟电网建设跟上有关。有电网的情况下，能不储就不储，储能环节毕竟也有很大的消耗，不行的时候才储能。

他说，在可再生能源所占的比例不太高的情况下，还是先要外送，以后光靠电网不能解决的时候，储能就是必不可少的。

现在国际上一般认为当可再生能源的比例超过20%的时候，一定需要储能。而中国现在这个比例还比较低，当然各地的情况也不一样，电网结构和能源分布负荷性质不一样，来小康认为，很难有一个绝对比例去限定。

来小康认为，中国和欧洲最大的差异在于，欧洲储能的对象主要是分布式能源，我们集中式开发的项目更多，我们需要更加注意规模效应，集中式储能要么是做到单一规模比较大，或者不同地点的储能能够实现集群的效应。

一个对于储能来说更加迫切的应用场景，在于分布式可再生能源。由于它的波动性，对电网会产生很多负面影响，现在的一个趋势是把分布式发电变成微网，这样和电网联系比较薄弱，在其内部组成一个小电网，其中又有发电又有储能又有负荷，在出现问题的时候可以和电网脱离，并且保持频率和电压的稳定。

胡学浩认为，是否需要储能要看大电网还是小电网，小电网中有多少分布式发电，分布式不起来，储能是起不来的。考虑到价钱比较贵和实际的需求，不会有很快的发展，未来可能会有发展。

清华大学工程物理系教授戴兴建告诉财新记者，弃风的原因是复杂的，没有合适的储能设施是一个原因，在当下来看是不是主要原因也不好说。储能技术研究开发进展缓慢的原因在于技术难度大、投资较高，有需求，但不是必须。此外，当前能源的价格还不足以牵引储能技术的快速发展。